Матричний синтез білка
Контрольная работа - Биология
Другие контрольные работы по предмету Биология
Міністерство освіти та науки України
Житомирський державний технологічний університет
Кафедра природничих наук
Контрольна робота
з предмету:
Біологія
Виконав:
Перевірив:
Житомир
2010
Чому синтез білка називають матричним
Біосинтез білка складний процес, який регулюється великою кількістю ферментів. Він потребує енергії та участі іонів-активаторів. Ми розглянемо лише деякі ключові моменти. Процес біосинтезу білка умовно можна поділити на такі етапи:
- Вихід зрілої мРНК з ядра у цитоплазму.
- Активація амінокислот.
- Утворення ініціюючого комплексу за участю мРНК і рибосоми та ініціація поліпептидного ланцюга.
- Елонгація побудова поліпептидної послідовності.
- Термінація закінчення синтезу поліпептидного ланцюга у вигляді первинної структури.
- Процесинг утворення вторинної і третинної структур білка.
- Активація амінокислот це приєднання карбоксильної групи амінокислоти до 3-кінця відповідної тРНК.
Амінокислота приєднується до такої тРНК, антикодон якої комплементарний генетичному коду. Цей процес проходить з використанням енергії. Сумарна реакція активації:
Амінокислота + АТФ + тРНК + Н2О ?
Аміноацил-тРНК + АМФ + 2Фн
Цю реакцію каталізує група ферментів аміноацилсинтетази. Для кожної амінокислоти є свій фермент. Сполуку, яка утворюється, називають за назвою відповідної амінокислоти з закінченням ил (-іл). Наприклад, комплекс між амінокислотою метіоніном і метіоніновою тРНК називають метіоніл-тРНК, комплекс між лізином і лізиновою тРНК лізил-тРНК тощо.
Ініціюючий комплекс це система, яка забезпечує початок синтезу білка. У еукаріотів він утворюється у цитоплазмі або на поверхні шорсткого ендоплазматичного ретикулуму, шляхом зєднання у єдину систему мРНК, рибосоми і аміноацил-тРНК. У прокаріотів утворення ініціюючого комплексу проходить лише у цитоплазмі.
- Ініціюючий комплекс складається зі стартової аміноацил-тРНК, рибосоми і зрілої мРНК.
Перша (стартова) аміноацил-тРНК, з якої починається утворення пептидного ланцюга, приєднується до стартового кодону мРНК. Як у прокаріотів, так і у еукаріотів стартовий кодон однаковий AUG. Таблиця генетичного коду (табл. 1.24) показує, що такий кодон відповідає амінокислоті метіоніну. Але метіоніл-тРНК стартова аміноацил-тРНК лише у еукаріотів. У прокаріотів стартовою аміноацил-тРНК є особлива формілметіоніл-тРНК. Вона утворена нестандартною амінокислотою формілметіоніном (рис. 1.41).
Рис. 1. Стартові аміноацил-тРНК
Рибосоми це клітинні структури, які утворені з двох субодиниць (великої та малої). Вони не мають оболонок і складаються з рРНК і білка. Рибосоми прокаріотів і еукаріотів близькі за будовою (рис. 1.42). Кожна з них має дві спеціальні ділянки, які називають Р-ділянка (пептидильна) і А-ділянка (аміноацильна).
Рис. 2. Будова рибосом прокаріотів та еукаріотів
Розглянемо формування ініціюючого комплексу на прикладі прокаріотичної клітини. Воно поділяється на ряд послідовних дій:
- Спочатку формілМет-тРНК до Р-ділянки малої субодиниці рибосоми.
- Далі до Р-ділянки малої субодиниці рибосоми приєднується ініціююча частина мРНК, яка розташована на 5-кінці, на відстані не менше 25 нуклеотидів від початку молекули.
- Наступний заключний етап приєднання великої субодиниці.
- Після утворення ініціюючого комплексу розпочинається синтез поліпептидного ланцюга, який має назву елонгації.
Наступна аміноацил-тРНК визначається за принципом комплементарності між кодоном і антикодоном. Вона приєднується до А-ділянки рибосоми.
- Під дією ферменту пептидилтрансферази між аміногрупою першої амінокислоти та карбоксильною групою другої амінокислоти утворюється пептидний звязок.
Важливою особливістю пептидилтрансферази є те, що цей фермент фіксований на рибосомі. Він постійно “прикріплений до місця роботи“. Після правильного приєднання аміноацил-тРНК і утворення пептидного звязку між амінокислотами відбувається транслокація.
- Транслокація це зсув ініціюючого комплексу на три нуклеотиди вздовж молекули мРНК
Відомо, що різні білки починаються з різних амінокислот. Це вступає у протиріччя з тим фактом, що початковою аміноацил-тРНК завжди є формілметіонінова або метіонінова. Розвязується ця проблема досить просто ініціююча аміноацил-тРНК (формілметіонінова) не утворює пептидного звязку з наступною амінокислотою. Тобто, перша транслокація рибосоми відбувається не за правилами. Це, начебто, “холостий хід”.
- Інформація з мРНК зчитується у напрямку 5> 3, а поліпептидний ланцюг росте у напрямку N > C.
Закінчення процесу біосинтезу називають термінацією. Воно відбувається тоді, коли на мРНК зустрічається один з трьох стоп-кодонів: UАА, UАG, UGА.
Дозрівання поліпептидного ланцюга називається процесингом. Він полягає в утворенні третинної конформації молекули. Під час процесингу можливі вилучення деяких амінокислотних послідовностей. У складних білках процесинг включає приєднання небілкових груп тощо.
Процес біосинтезу білка один з найскладніших у клітині. Не всі його нюанси на сьогодні відомі. Найбільш детально досліджений біосинтез білка ?/p>